稀少呼吸器疾患の新たなモデルマウス作製とマクロファージによる新規細胞治療法の開発

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K21750
• Principal Investigator: 鈴木 拓児 自治医科大学, 医学部, 准教授
• Project Period (FY): 2017 – 2019
• Keywords: 呼吸器疾患 / 肺胞蛋白症 / ノックアウトマウス / マクロファージ

Outline of Annual Research Achievements

肺サーファクタント由来物質が肺の末梢気腔内に異常に貯留し呼吸不全に至る遺伝性肺胞蛋白症は、GM-CSF受容体遺伝子(CSF2RAあるいはCSF2RB)変異により生じるが、いまだ有効な疾患特異的な治療法はない。
これまではマウスモデル(Csf2rbノックアウトマウス)を用いて研究されてきたが、ヒトで患者数の多い(約9割を占める)CSF2RA遺伝子変異による疾患に相当するCsf2raノックアウトマウスはこれまで存在しなかったために、病態の解析や治療法の検討といった基礎的な研究が困難であった。本研究では新たに作成したCsf2raノックアウトマウスについて病態解析ならびに新規治療法の開発研究をおこなった。Csf2raノックアウトマウスはメンデルの法則に従う遺伝形式を示し、Csf2raノックアウトマウスと同様に肺では肺胞蛋白症の病態を呈し、野生型マウスに比べてマクロファージの機能(貪食能、サーファクタント取り込み分解能)の低下が認められた。野生型マウス骨髄由来マクロファージを、麻酔下でCsf2raノックアウトマウスの肺へ経気管的に一回投与(移植)する肺マクロファージ移植法の効果は、肺病理組織像、BAL細胞像およびそのBAL液について(混濁度、脂質濃度、蛋白濃度、サイトカイン濃度)、有意な改善効果を認めた。ノックアウトマウス骨髄造血幹細胞にCsf2ra遺伝子を発現するレンチウイルスベクターで遺伝子導入して分化作製したマクロファージについても、肺マクロファージ移植によって上記と同様の効果が確認された。正常なマウスiPS細胞から分化させたマクロファージを用いた研究でも同様の治療効果がみられた。肺マクロファージ移植法という細胞治療は、マクロファージを一回、直接肺へ移植する方法であり、長期間にわたる移植細胞の生着と疾患の改善および安全性が確認されており、有効な新規治療法と考えられた。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Cincinnati Children's Hospital Medical Center(アメリカ合衆国)
  • Country Name: アメリカ合衆国
  • Counterpart Institution: Cincinnati Children's Hospital Medical Center
• [Int'l Joint Research] Hannover Medical Center(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: Hannover Medical Center
• [Journal Article] Characteristics of 68 patients with clinically proven sarcoidosis based on the Japan Society of Sarcoidosis and Other Granulomatous Disorders 2015 criteria. (2020)
  • Author(s): Yamanouchi Y, Sawahata M, Sakamoto N, Hisata S, Shijubo N, Konno S, Yamaguchi T, Watanabe M, Kawashima H, Suzuki T, Bando M, Hagiwara K
  • Journal Title: Respir Investig. Volume: 58 Pages: 102-109
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Increased Pulmonary GM-CSF Causes Alveolar Macrophage Accumulation. Mechanistic Implications for Desquamative Interstitial Pneumonitis (2020)
  • Author(s): Suzuki T, McCarthy C, Carey BC, Borchers M, Beck D, Wikenheiser- Brokamp KA, Black D, Chalk C, Trapnell BC
  • Journal Title: Am J Respir Cell Mol Biol. Volume: 62 Pages: 87-94
  • DOI: 10.1165/rcmb.2018-02940C
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effective hematopoietic stem cell-based gene therapy in a murine model of hereditary pulmonary alveolar proteinosis. (2019)
  • Author(s): Hetzel M, Lopez-Rodriguez E, Mucci A, Nguyen AHH, Suzuki T, Shima K, Buchegger T, Dettmer S, Rodt T, Bankstahl JP, Malik P, Knudsen L, Schambach A, Hansen G, Trapnell BC, Lachmann N, Moritz T
  • Journal Title: Haematologica Volume: 105 Pages: 1147-1157
  • DOI: 10.3324/haematol.2018.214866
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Long-Term Safety and Efficacy of Gene-Pulmonary Macrophage Transplantation Therapy of PAP in Csf2ra-/-Mice. (2019)
  • Author(s): Arumugam P, Suzuki T, Shima K, McCarthy C, Sallese A, Wessendarp M, Ma Y, Meyer J, Black D, Chalk C, Carey B, Lachmann N, Moritz T, Trapnell BC
  • Journal Title: Mol Ther. Volume: 27 Pages: 1597-1611
  • DOI: 10.1016/j.ymthe.2019.06.010
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] CRISPR/Cas9 Genome Editing Therapy for Hereditary Pulmonary Alveolar Proteinosis. (2019)
  • Author(s): Shima K, Suzuki T, Ma Y, Mayhew C, Sallese A, Carey BC, Arumugam P, Trapnell BC
  • Organizer: American Thoracic Society 112th International Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Long-Term Follow-Up of a Patient with GM-CSF Antibody-Negative Pulmonary Alveolar Proteinosis Following Exposure to Dust After the Great East Japan Earthquake. (2019)
  • Author(s): Hisata S, Suzuki T, Yamauchi H, Ohkouchi S, Bando M, Hagiwara K
  • Organizer: American Thoracic Society 112th International Conference
  • Int'l Joint Research